拉曼光谱研究表面活性剂对皮肤刺激和皮肤防护的体内分子机制

为了更好地研究表面活性剂对皮肤损伤和皮肤防护的分子机制,需要研究人(内源性物质和结构)、物质(刺激物和抗刺激活性物)、以及人与物质的相互作用。然而,在人体上分子水平的机制研究报道很少。共聚焦拉曼光谱可以开展此类研究,因其可以在体、实时和非侵入式地测定角质层中的某些内源性或外源性物质,并分析角质层结构。文章以十二烷基硫酸钠(SDS)作为刺激剂,通过共聚焦拉曼光谱扫描志愿者前臂屈侧皮肤12μm深度内,定性和半定量地测量SDS经皮吸收的相对量和深度,以及SDS“入侵”时皮肤脂质相对含量和结构的变化。结果表明,SDS经皮吸收进入角质层,导致角质层脂质流失和脂质有序性降低。据报道刺激物的进入量和深度是影响皮肤刺激程度的两个主要因素,文章首次在人体上通过SDS给予证实;此外,文章首次发现SDS引起的人体皮肤屏障损伤的第三个因素,我们称之为“刺激传导网络”,即SDS对皮肤的损伤不仅局限于其所到之处,“刺激传导网络”可以将刺激损伤传递到SDS未到达的更深更远处。通过拉曼光谱对皮肤内部进行研究,并结合体外手段例如3D皮肤等,结果一致,进而提出了“现实世界发生的”SDS诱导皮肤损伤的分子学机制。根据该机制设计的表面活性剂拮抗剂简称ASF,数据显示,可以有效阻挡SDS的经皮吸收,进而有效阻止皮肤脂质流失和脂质有序性的降低,对皮肤屏障的保护效果很好,为表面活性剂在人体刺激机制以及保护机制提供进一步佐证。

咪唑离子液体与辛烷磺酸钠复配体系的聚集行为

采用表面张力法测定了辛烷磺酸钠(SOS)/溴化1-癸基-3-甲基咪唑鎓([C_(10)mim]Br)以及SOS/溴化1-十四烷基-3-甲基咪唑鎓([C_(14)mim]Br)复配体系的表面活性,得到了临界胶束浓度(cmc)、平衡表面张力(γ_(cmc))、表面压(Π_(cmc))、饱和吸附量(Γ_(max))和气液界面吸附分子的最小截面积(A_(min))等参数。应用Rubingh正规溶液理论,计算了混合胶束的组成(X_(1)^|(m))、活度系数(f_(1)^(m)和f_(2)^(m))及分子相互作用参数(β^(m)),所研究的体系均表现出了强协同增效作用,与[C_(10)mim]Br相比,SOS与[C_(14)mim]Br间的相互作用更强。热力学参数的计算结果也表明了混合胶束是自发形成的,且为热力学稳定体系。利用分光光度法测定了体系的浊度,结合目视观察与吸光度数值绘制了各体系的相图,SOS与[C_(10)mim]Br和[C_(14)mim]Br的复配体系均存在3个浓度区,即低均相溶液区、两相区和高均相溶液区。

基于密度泛函理论研究聚醚类破乳剂的构效关系

油田采出液处理工艺中化学破乳剂的使用能够大大提升工作效率并且节约成本,其中聚醚类破乳剂的应用最为广泛,研究聚醚类破乳剂的构效关系对于新型破乳剂的研发及应用至关重要。本文首先对几种聚醚类破乳剂和反相破乳剂的破乳效果进行了评价和比较,然后根据沥青质分子的结构特点及现有聚醚类破乳剂和反相破乳剂的类型,选取了相应的模型分子,通过密度泛函理论(DFT)中B3LYP/6-31G基组得到其最优分子几何构型和静电势分布图,并利用泛函M062X/6-31G基组计算了聚醚类破乳剂模型分子分别与沥青质模型分子和水分子之间的相互作用能。结合聚醚类破乳剂和反相破乳剂的破乳性能评价结果,进而分析了聚醚类破乳剂的构效关系。结果表明,由理论化学计算结果所推测的破乳剂的破乳性能差异与其实际破乳效果相一致:具有支状结构、聚合度较高的聚醚类破乳剂的效果优于线型结构、聚合度较低的聚醚类破乳剂;酚醛树脂聚醚的破乳效果优于酚胺树脂聚醚,而反相破乳剂中则是多元醇聚醚类反相破乳剂的效果较优。该工作的开展表明采用密度泛函理论进行破乳剂的构效关系研究是可行的,能够为未来新型破乳剂的制备及选用奠定重要的理论基础和提供参考依据。

黑木耳超微颗粒混悬液制备工艺研究

采用高压均质法制备黑木耳超微颗粒混悬液,并对制备工艺进行优化。结果表明,采用高压均质法可制备黑木耳超微颗粒混悬液,优化后的工艺参数为均质压力10 Mpa,均质固液比1∶5,均质次数4次,制备后的混悬液平均粒度为5.31μm。

甜菜碱/AOS/Gemini季铵盐三元复合型泡排剂的研制与性能评价

泡沫排液技术是保障气井产量的重要手段,研发高性能的泡排剂极其关键。为适应高矿化度、高凝析油含量及高温等苛刻气井环境,以椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱(CHSB)作为主剂,α-烯基磺酸钠(AOS)和合成的Gemini阳离子表面活性剂CAGB作为辅剂制备了一种高效环保的三元泡排体系。结果表明,三元复配体系AOS/CAGB/CHSB在摩尔比为12∶3∶35、总量为20 mmol/L时性能最优,泡沫体积和半衰期分别达到360 mL和30.27 min;在含有30%甲醇的泡排剂溶液中,测得的携液率最高可达31%,发泡率为95%;在含有0%~50%凝析油的泡排剂溶液中,三元泡沫体系表现出良好的性能,其中在凝析油含量为20%时,测得的携液率最高可达38%,发泡率为95%;优选的三元复配体系AOS/CAGB/CHSB对盐离子耐受性较差,加入螯合剂(氨三乙酸三钠(NTA))后,三元复配体系在矿化度为150 g/L的溶液中仍能稳定发泡和携液;温度大于50℃时,泡沫的携液率也逐渐增加,温度在90℃时,携液率在95%以上。此外,通过表面张力测试、泡沫微观结构观察也证实了该泡排剂体系存在的协同效应使其起泡、稳泡和泡沫携液能力得到有效提升。

页岩油藏渗吸驱油剂体系性能评价

由于页岩油藏的超低渗透率和复杂的孔隙结构,从页岩油储层中采油仍然是一个重大挑战。表面活性剂作为一种潜在的解决方案,通过降低界面张力和改变润湿性来提高非常规油藏的原油采收率。本研究旨在通过研究页岩油储层的自发渗吸行为,评价表面活性剂在页岩油藏中的应用潜力。结果表明,复配渗吸驱油体系0.15 wt%CA-90+0.15 wt%SDS,在地层条件下界面张力降低至1.03×10^(-2)mN/m;亲油岩心片润湿接触角降低了86°,岩石润湿性由油湿转变为水湿,毛管力由油渗吸驱油阻力转变为渗吸驱油动力;在含水率为70%时,乳状液黏度降低至23.4 mPa·s,其黏度接近原油黏度,但流动性更强,更有利于提高采收率;0.15 wt%CA-90和0.15 wt%SDS的动态吸附量分别为0.85和0.97 mg/g,具有较好的抗吸附能力,对页岩渗透率伤害率低于8%;滑溜水+复配体系的渗吸采收率可以达到31.27%,相比滑溜水体系中自发渗吸采收率(19.43%)提高了11.84%,渗吸驱油效率提高了60.94%,极大地提高了页岩油藏的采收率。

长链烷基甜菜碱表面活性剂在驱油用油水界面行为的分子模拟研究

随着化学驱规模化实施,表面活性剂的需求量猛增,而甜菜碱型表面活性剂由于其优异的界面活性、抗盐性能及绿色环保等特点,是适合油田多场景开采的一类高效驱油剂。为从分子尺度探究长链烷基甜菜碱型表面活性剂的界面活性并解释提采机制,利用分子动力学模拟研究了不同疏水链长和亲水基团的甜菜碱型表面活性剂油水界面行为和微观分子构型。通过与实验数据相互验证,为宏观实验现象提供了微观分子层面解释,并归纳了长链烷基甜菜碱型表面活性剂的界面作用机制,为根据分子模拟界面迁移及分布规律进行驱油剂设计提供指导。

延长油田转向酸油层深部解堵室内评价

酸化常用于解除伤害和增加储层渗透率。在碳酸盐岩储层中,这一过程通常采用基于黏弹性表面活性剂(VES)的转向酸。VES转向酸配方可以对[H^(+)]和[Ca^(2+)]的变化做出响应,从而调节表面活性剂溶液的流变性。当黏度增加时,流体会改变其流动方向,形成虫洞。构建了酸液中和的体系,并使用2种商用转向酸进行了测试,研究了不同中和度下流体的流变性,模拟了流体在碳酸盐基质中流动和反应时的行为。此外,还研制了基于VES的新型响应性转向酸ZX,并研究了它们在不同[H^(+)]和[Ca^(2+)]下的线性和非线性流变性,并在岩心驱替实验中评估了其性能,实验结果表明新型转向酸形成了优势虫洞。

海水条件下延展型表面活性剂降低界面张力性能研究

为系统探究海水条件下延展型表面活性剂降低界面张力的结构-性能关系,本研究选取不同结构的延展型表面活性剂进行了界面张力测试,并分别考察了疏水烷基链长、烷基支链化、氧丙烯(PO)基团数、氧乙烯(EO)基团数对降低界面张力能力的影响。结果表明,通过增加烷基链长和疏水基支链化,对界面张力降低能力影响幅度小,不能达到超低数值(<10^(-2)m N/m)。PO数是影响延展型表面活性剂降低界面张力能力的关键因素,通过长PO链段螺旋卷曲,增大疏水基尺寸,在适宜的亲水亲油平衡条件下,可以将界面张力降至10^(-3)m N/m数量级。EO基团增加不利于分子在界面上紧密排列,造成界面张力升高。原油组分在界面上的竞争吸附不利于界面张力降低,PO数增加,与原油的界面张力逐渐降低。该类表面活性剂在海水条件下依然具有高界面活性,适用于海上油藏化学驱提高采收率。

氟表面活性剂的合成及油田应用的最新进展(待续)

与碳氢表面活性剂相比,氟表面活性剂降低表面张力的效率更高,且具有高热稳定性并能改善表面性能。然而,氟表面活性剂的亲水性不如碳氢表面活性剂。这一点限制了氟表面活性剂在更大范围内的应用。例如,Yoshino等合成了含有2条氟烷基链的阴离子型氟表面活性剂(图9)。

阳离子表面活性剂的结构及分类、相行为、毒性、应用以及与其他表面活性剂和各类大分子的相互作用(待续)

综述了阳离子表面活性剂的性质、自组装、分子间相互作用及其与小分子或大分子以及与表面的相互作用。介绍了多种阳离子表面活性剂,如单尾、双尾以及gemini、阴-阳离子表面活性剂(catanionic surfactant)、bola型表面活性剂(bolaform surfactant)、氨基酸表面活性剂和糖基表面活性剂(sugar-based surfactant)的各项性质,并讨论了皮肤毒性和环境影响。考察了阳离子表面活性剂与其他表面活性剂、聚合物、蛋白质或DNA混合后的效果。同时概述了阳离子表面活性剂的传统应用,例如作为消毒剂在织物柔顺、硬表面清洁、个人护理、铺路物料和油田方面的应用,以及若干新兴应用,例如软抗微生物剂(soft antimicrobial agent)和核酸递送(后者已在诸如基于表面活性剂的mRNA COVID-19疫苗中有突出贡献)。

氟表面活性剂的合成及油田应用的最新进展(待续)

选择合适的化学品并采取高效低成本的合成方法对于油田应用来说至关重要。本综述介绍了用于制备氟表面活性剂的各种合成路线,并重点介绍了其在油田中的应用。氟表面活性剂是一类疏水基中氢原子全部或部分被氟原子取代的表面活性剂。与相应的碳氢表面活性剂相比,氟表面活性剂具有更低的表面张力、更好的界面张力降低效率、其含氟烷基既疏水又疏油、且具有高热稳定性和高化学稳定性的特点。这些特性使其成为多种应用的首选材料,包括但不限于消防、家居用品、起泡、涂料和油漆。尽管有这些吸引人的特性,但与氟表面活性剂有关的环境问题是扩大此类表面活性剂应用的主要障碍。本综述讨论了阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型表面活性剂的多种合成路线。重点介绍了合成的表面活性剂的表/界面活性。此外,还重点介绍了氟表面活性剂在油气工业中的应用。

超高效液相色谱在洗洁精表面活性剂检测中的应用

为了能够更加精准地检测洗洁精表面活性剂含量,提出超高效液相色谱在洗洁精表面活性剂检测中的应用研究。考虑到大部分洗洁精应用的表面活性物质均为甜菜碱或氧化胺类物质,设置了以甜菜碱和氧化胺类物质为核心的超高效液相色谱试剂,选择U3000高效液相色谱仪,日本新宇宙XP-302M电雾式检测器以及Acclaim Surfactant Plus分析柱作为具体的测试装置,对测试环境温度和U3000高效液相色谱仪的流速进行定值设置后,按照乙腈洗脱执行梯度对色谱柱进行处理后,将满足线性范畴的数据作为计算洗洁精表面活性剂含量的基础参数,带入到回归方程中,确定各表面活性剂含量,对应的检测结果误差稳定在0.015%以内,单一类别洗洁精表面活性剂含量检测结果误差稳定在0.003%以内。

聚氨酯改性有机硅表面活性剂的制备与性能研究

利用聚氨酯的特性对有机硅进行改性,通过改变高键能和低表面能的Si-O键,使其具有良好的氧化稳定性和耐水性。文中提出聚氨酯改性有机硅高分子表面活性剂的制备与性能研究。准备制备原料和仪器后,将20.0%、25.0%、30.0%体积的端羟烃基聚硅氧烷3667分散在70.0%体积的聚乙二醇(PEG2000)中,同时加入去离子水进行定量,得到聚氨酯改性的有机硅表面活性剂。在性能测试阶段,分别对目标产物的红外光谱分布情况以及表面张力情况进行测试,对端羟烃基聚硅氧烷3667浓度与表面活性剂性能之间的关系进行了综合分析。

稠油乳化黏度测量曲线与乳液特性的关系

稠油化学驱过程中降黏剂浓度对稠油乳化影响明显,通过测量不同浓度降黏剂的稠油乳状液黏度-时间曲线,以黏度、降黏率为指标分析了黏度曲线与乳液特性的关系。结果表明,当降黏剂的浓度远大于临界乳化浓度时,形成稳定O/W乳状液,黏度低、降黏率大于95%。当降黏剂的浓度大于临界乳化浓度时,形成O/W乳状液,而后随着表面活性剂向油相的迁移,油滴聚并、分层。当降黏剂的浓度与临界乳化浓度相当时,乳状液油O/W转化为W/O,黏度大幅度提高。当降黏剂的浓度小于临界乳化浓度时,只能形成W/O乳状液。

粗茶皂素的纯化工艺优化

以粤北脱脂油茶粕为原材料,采用乙醇溶液提取粗茶皂素,再用氧化钙为沉淀剂、碳酸氢铵为转化剂进行纯化。通过单因素试验和正交试验考查了氧化钙添加量、沉淀反应时间、碳酸氢铵添加量和转化时间对茶皂素纯度的影响。结果表明,粗茶皂素纯化最佳工艺条件为氧化钙添加量为油茶粕质量的14%,沉淀时间为2 h,碳酸氢铵添加量为氧化钙质量的2倍,转化时间为1 h,在此条件下茶皂素纯度可达68.10%。

鼠李糖脂抑制芽孢态蜡样芽孢杆菌的活性及机制

以蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)芽孢为研究对象,从表观、形态和胞膜状态等方面解析鼠李糖脂(rhamnolipids,RLs)对芽孢态B.cereus的抑制活性和作用机制。结果表明,RLs的最低抑菌浓度和最低杀菌浓度分别为80.0 mg/L和160.0 mg/L。两个浓度的RLs均可以引起芽孢表面出现严重的皱缩和凹陷,破坏芽孢细胞膜完整性和通透性,导致胞内电解质、DNA和蛋白质等生物大分子外泄。同时,RLs可以通过降低芽孢的耐热性、产生胞内氧化应激反应、降低表面黏附能力、结合并干扰DNA分子等多种抑菌机制对B.cereus芽孢起到抑制和灭活作用。研究结果有利于推动RLs在食品安全领域的开发和应用。

热复合驱中热、降黏剂、气体对原油黏度的影响

为了研究热、降黏剂、气体单独对原油黏度影响,以黏度、降黏率为指标,通过高温高压流变仪研究了复合驱中热、降黏剂、气体对原油黏度的影响规律。结果表明,升高温度是降低原油黏度的最有效方式,在一定压力范围内,N2对降低原油黏度起负作用,CO_(2)对降低原油黏度起正作用,降黏剂与CO_(2)可协同作用降低原油黏度。

烷基羧酸甜菜碱驱油机理研究

为了探究不同甜菜碱的微观驱油机理,文章选取三种具有不同疏水烷基链长度的羧酸甜菜碱表面活性剂进行微观可视化驱油实验,并测定了界面张力和乳化性能。实验结果表明,烷基羧酸甜菜碱能够高效降低油水界面张力,促进原油原位乳化。随着烷基链长增加,界面张力进一步降低,乳化效果增强。十六烷基羧酸甜菜碱提高采收率机制包括以下两个方面:0.3%C16BC可以将界面张力降至10^(-2)mN/m数量级,通过乳化和弱剪切作用有效启动孔道中原油,将柱状、多孔和簇状剩余油分解形成水包油乳化油滴,提高洗油效率。同时,由于乳化油滴产生的贾敏效应叠加,C16BC可产生稳定的堵塞通道效果,使残余油的水相波及效率提高了20%。C16BC作为一种可以原位乳化协同自调剖的驱油剂,驱油效率较地层水驱提高42%以上,可以用于低渗油藏化学驱提高采收率。

多阳离子位点季铵盐与AEC复配体系的应用性能研究

将含多阳离子位点双子季铵盐表面活性剂(TC-GS)与脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠(AE_(9)C)以不同比例复配,并测试了不同复配比例下混合体系的浸润、去污、乳化、抗静电和活性炭分散性能。结果表明,不同复配比例下的TCGS/AE_(9)C体系都为均一透明溶液,表现出优异的复配稳定性。复配体系对帆布片的浸润能力优于单一表面活性剂,其中α_(TC-GS)为0.4时浸润性能最好。复配体系在乳化液体石蜡的过程中表现出协同增效作用。AE_(9)C溶液对炭黑污布和油脂污布都具有较好的去污能力,但与TC-GS复配后去污性能有所下降,可能由于TC-GS在污布表面的吸附阻碍了污渍的洗涤剥离。TC-GS溶液和复配体系溶液均表现出较好的抗静电性能,能够将聚酯织物表面电阻降低至≤10^(10)Ω。最后,大部分复配比例下的TC-GS/AE_(9)C体系溶液都具有良好的分散活性炭的能力;但当复配比与理论等电摩尔比一致时,复配溶液对活性炭的分散稳定性能较差。